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地理信息系统在铁路设备管理中的应用

[ 来源:互联网 | 时间:2010年03月15日 | 收藏本文 ] 【
一、概述
铁路行车技术设备地图信息管理系统》引进了先进的地理信息系统(GIS)技术,全面地对铁路行车设备进行计算机管理,彻底根除了传统管理方式的种种弊病,通过地图+信息的方式,全面、直观、准确地反映了设备的分布、现状及技术特征。同时,系统还提供了多种查询、统计、定位功能,为计算铁路运输能力、铁路设备技术改造、抢险救援等工作提供了全新的技术手段。
二、标准引入
㈠图例
采用中华人民共和国国家标准(GB)铁路工程图形符号标准,定制电子矢量地图图例库,征求各分局意见后颁发执行。
㈡图幅
⒈概况图
以全国1:50万矢量交通地图为基础,编制局线路概况图,各专业设备概况图,以线路概况图为准,图幅内容如下:
⑴局线路概况图
⑵局桥隧概况图
⑶局电务设备概况图
⑷局机务设备概况图
⑸局机务(水电)设备概况图
⑹局机务(电气化)设备概况图
⑺局车辆设备概况图
⑻预留局其他行车专业设备概况图
⒉综合图
⑴线路综合图(以区间纵断面图为主、辅以其他内容)
⑵电务综合图(自闭、联锁示意图)
⑶电气化综合图(接触网高、馈电相别、供电范围、供电臂分布等)
⑷综合图按线别,以分局管界分段,并用文字将该线主要技术标准,车站、车务段分布、线路、桥隧、电务、机务、车辆设备等加以描述
⒊车站平面图
以工务段技术设备图与电务段站场平面图两者相结合编制行车设备车站平面图。
⒋路网、区域性枢纽绘制枢纽示意图
㈢公共字典编码
采用TMIS编码体系
三、总体构架
㈠系统配置
⒈硬件平台:支持COMPAQ、SUN、HP、IBM等PCServer;工作站要求586/166以上微机,以满足多媒体应用对设备容量和速度的要求。
⒉操作系统:
单机版:WINDOWS95/98。
网络版:服务器端要使用WINDOWSNT4.0(SP3)+IIS3.0;工作站需要运行在WINDOWS95+IE4.0或WINDOWS98操作系统之上。
⒊软件平台:ORACLE8.3数据库:
ORACLESPATIAL+SPATIALEXTENSION;MapXtreme;MapX
⒋网络:可以采用3种联网方式实现信息共享:
⑴机关局域网。
⑵电话拨号上网。
⑶X.25广域网。
局域网络协议主要采用TCP/IP及X.25。
5.有关图示:图1—铁路体系结构;图2—铁路网络结构;图3—铁路维护机制。
㈡系统功能
⒈资源共享
构建全局行车设备矢量地图数据库,开发路局行车技术设备地图管理系统,依托铁路X.25公用分组交换网、铁路专用通信基干网、铁路机关局域网,最终建成具有开放性、大容量、高速度和多功能支撑能力的共享的企业级GIS应用系统,作为局机关办公自动化的共享资源,同时预留与其他信息系统如RSMIS的接口。
⒉为行车指挥和抢险救援提供决策依据
采用空间导航、地址匹配等多种定位方式,使用户能够方便、快速地定位、显示行车设备图,为行车指挥和抢险救援服务。
⒊为铁路行车技术设备改造提供全面翔实的基础信息
利用空间分析,快速检索符合特定技术指标条件的设备的位置及设备的技术指标特征,为铁路行车技术设备改造进行现状调查、分析和方案研究服务。
⒋易于维护
完善矢量地图数据库的管理和维护手段,保证设备基础信息的时效性。
⒌易于使用
提供单机版和网络版两套方案,使用户在不同环境中使用该系统。尽可能符合用户处理业务习惯,使用户能以简单的操作,从多种方式得到需要的结果,结合文、图、像等直观生动的多种形式,提供资料。
⒍图集出版
能够将系统矢量数据转换为北大方正标准出版格式文件,进行排版印刷,出版图集。
⒎查询定位方式
⑴地图导航
以1:50万全国交通矢量电子地图为导航地图,通过在导航图上点选对象,定位并显示其对应的图幅。如查某车站的平面示意图,通过操纵导航地图,漫游放大,找到导航图上该车站的位置,单击图上该站位置,即得到该站的平面示意图。
⑵按分局、线路、区段或车站名称、里程选定分局,得到分局管辖所有线路列表,选定线路,得到该线路所有区段列表,这样层层剥笋,很快就能找到最终结果;如果知道车站的确切名称或区间的里程,操作就更简单了,只要输入名称或里程,马上就能看到结果。
⑶按技术指标
将满足一定条件的图幅快速检索定位出来。如:只要选定条件,如襄渝线上,坡度>3‰,便可以将襄渝线上所有坡度大于3‰的坡段检索出来,列表显示,用户只要点选列表中的数据,即可得到该数据项对应的坡段情况。
四、技术特色
局行车技术设备地图信息管理系统以先进的地理信息系统(GIS)技术为起点,集网络通信、数据库、地理信息等新技术为一体,构成具有现代管理特色的铁路行车设备管理信息系统。
㈠先进性
⒈采用先进GIS组件式开发技术开发专业GIS产品
系统采用Mapinfo公司的MapX开发工具,为行车设备管理系统开发专业GIS产品,用户功能定制能力强,是计算机科学领域组件化技术的发展在GIS领域的体现,也是目前GIS产品发展的一个热点。
⒉Web地理信息系统(WebGIS)
随着网络和Internet技术的发展,运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统,能够实现地理信息的分布式存储、空间信息的发布、地址查询和Internet环境中的地图显示,是目前GIS领域中最新的热点领域。系统采用Mapinfo公司的MapXtreme开发技术,成功构建企业级共享的GIS应用系统,是国内最早采用该项技术的大型应用系统。
⒊独特的地图矢量化技术
系统解决了一些行车设备地图矢量化的关键技术问题,开发出专用的地图矢量化工具,能够大大降低地图矢量化的工作量,缩短项目开发周期,系全路首创。
㈡实用性
在行车设备管理信息系统中引进GIS技术,能够在行车指挥、抢险救援、技术改造等铁路运输生产管理和决策过程中解决设备管理的两类问题:定位和条件查询。
定位:根据需要,定位设备位置,现实实体的轮廓特征。在行车指挥,抢险救援中起重要作用。
条件查询:快速检索符合某些特定的技术指标条件的设备在什么位置及设备的技术指标特征,主要用在设备技术改造的现状调查、分析和方案研究。
㈢开放性,可扩展性
该系统不仅可以与铁路统计管理信息系统互联,而且还预留了与未来系统(铁路拟开发和正在建设的其他信息系统)互连互访的接口。系统的设计、选择产品和编制软件等过程中,始终以突出系统的开放性和可扩展性为重点。
㈣易用性
系统Windows环境下的应用界面,把地理信息系统和数据库相联结,界面风格突出人性化设计,实现了文本、图形和图像信息相结合的定位、查询、检索模式,突出了信息表达形式的形象化、直观化,同时尽可能简化操作步骤,并附带完善的联机帮助系统。系统进行了三个层次的严格测试:
技术测试,保证系统性能稳定地运行
业务测试,保证业务数据的权威性,尽可能符合用户处理业务习惯。
易用性测试,用户能以简单的操作,从多种方式得到需要的结果。
㈤可维护性
⒈专门的矢量化工具,减少手工工作量,缩短维护周期。
⒉采用了数据编码字典管理属性数据,使数据相对独立,增强了数据的可维性。
⒊索引图层管理空间数据,规范矢量地图数据库维护,保证空间数据的一致性和完整性。
⒋WebGIS应用系统能收集系统使用的反馈信息,并动态发布设备信息变化情况。
㈥建设和使用成本较低
系统最终形成两套应用界面:基于单机运行的光盘版和网络环境MapXTreme的网络版。
该系统建立了一种真正的企业级的共享的空间信息系统,能够在铁路局内多个业务部门共享一个GIS系统,具有分布式计算的网络环境,面向特征的应用,无缝的连续空间数据库并能连接多个外部数据库,允许所有公用的数据和应用模型在网络上供多用户使用,大大减轻了客户端系统的配置,可以通过一般局域网进行比较高效的访问。系统总体性能价格比较合理。
五、应用效果
铁路运输业的主题是安全和效益。铁路行车设备的正常稳定运作正是保证运输生产安全、提高运输生产效率的必要条件,因此,能否对铁路行车设备实行及时有效的管理将直接影响铁路系统的生产质量。该系统投入运行后,不仅为铁路行车设备管理提供了一种全新的、高效的工作手段,而且为铁路行车设备管理乃至整个铁路系统各部门的管理、运营、投资、基础工作等各方面带来巨大的综合效益。
㈠管理效益
郑州铁路局行车设备地图信息管理系统的建成,使行车设备的空间分布情况及其状态通过矢量地图的方式直观地表现出来,信息全面,数据准确,为领导决策提供及时、完备的管理信息;系统运行高效,以往需要耗费几小时甚至几天时间的查询、统计、定位工作,现在仅需几分钟即可完成,大大提高了管理效率,保证了铁路经营管理质量。
㈡工作效益
铁路行车设备信息是进行铁路行车设备管理关键的参考资料。郑州铁路局管区跨越多省,几十条线路,所涉及行车设备信息成百万计,为了收集和整理这一巨大的信息资源,从路局、分局到基层各站段都倾注了大量的人力、财力。但由于存在许多问题,例如现场实际数据变动频繁、已有数据维护不利、共享性差、信息检索不便等,使得行车设备管理工作的效率和质量受到了严重影响。该系统的应用降低了工作成本,同时又提高了工作效率和质量,有效地改善了了铁路部门的行车设备管理环境,为行车设备管理工作带来了极大的方便。其工作效益主要表现在以下几个方面:
⒈真正实现了数据共享
传统的行车设备管理是以专业部门为单位进行数据采集和整理,信息单一,而真正应用于现场实际时往往需要多个专业的综合数据。以京广铁路提速进行线路技术改造为例,涉及到工务、电务、车站等多个部门的设施设备,必须同时对各专业部门进行综合考虑,因此需要全方位数据共享。该系统将各个专业的数据实行统一管理,有效实现了这一目标,不但避免了专业部门各自为政、数据之间很难共享的缺陷,并且可以消除数据的有害冗余,从而形成了信息全面的综合性数据库。
⒉数据更新速度大大加快
以往一个分局修订一次图集需要一年以上时间,不可能每年都做这样的修订,甚至有的分局最近的一次修订已近十年。而本系统将数据保存在计算机中,维护更新相当方便,在条件允许的情况下,可以每半年甚至随时进行现场设备信息收集整理并同时刷新计算机中的数据,这样,数据更新速度较之传统管理方式大大提高,保证了数据的客观和时效性。
⒊形成了高效率的铁路行车设备档案馆
本系统采用了大容量数据存贮器,可以在一张光盘上存储整个郑州铁路局(包括六个分局)设施设备的全部信息,携带、检索都非常方便,检索速度较以往大大提高。仍以京广铁路提速进行线路技术改造为例,以前通过手工翻阅台帐、图集进行数据的查询统计工作大约需要一个星期时间,而使用本系统后,单机版中最复杂的查询也不会超过5秒钟,网络版中最复杂的查询视网络传输速度不超过20秒,大大提高了工作效率,减少了劳动强度。
⒋使用方便
本系统主要提供Windows环境下的应用界面,并把地理信息系统和数据库相联结,实现了文本、图形和图像信息相结合的分析、检索模式,突出了信息表达形式的形象化、直观化。普通业务人员稍经培训便能承担应用系统的
使用、维护、扩展和更新工作。
㈢投资效益
传统的台帐和图集管理方式需要投入大量的人力财力,花费相当长的时间管理台帐和修订图集。以修订一次郑州铁路局图集为例,铁路局和每个分局的车务、机务、供电、电务、车辆等相关业务部门至少要分别抽调一人参与这项工作,全局总共要投入40名左右技术人员进行一至两年的采集和整理工作,加之每个分局仅印刷图集就需要至少5万元,修订一次图集全局总共要投入60万元以上。而本系统提供了简便易行的系统维护方式,普通业务人员只需经过简单培训便能承担应用系统的维护、扩展工作,从而既提高了效率,减少了工作量,又节省了大笔维护费用,特别是在当前减员增效的形势下,更具有积极的作用。
六、行业前景
由于该系统是将地理信息系统技术用于特大型企业设备管理的成功范例。目前已经在郑州铁路局投入运行,效果显著,并受到铁道部有关部门及其他铁路局领导的关注,认为该系统在我国铁路技术设备管理模式方面取得突破性进展,从而在根本上提高我国铁路运输生产技术管理水平。
此外,有关的部门正在考虑在全国铁路推广应用,并以该系统为基础,形成铁路设备管理标准体系。据了解,该系统可与TMIS和DMIS结合,应用于铁路运输的核心业务,在铁路全行业具有很好的应用前景。
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